[发明专利]用于制造生物甲烷和生态甲烷的方法和系统

权利要求书

1.一种用于生产生物甲烷和生态甲烷的方法，所述方法使用下述工艺进行：使用使生物质热解成生物碳并与粉碎且可能适当制备的化石碳混合的工艺，以及使用使碳混合物加氢气化的工艺，所述方法的特征在于，使粉碎干燥的基于植物的原材料或基于废料的原材料单独地或以特定的组的形式经历热解过程，所述热解过程或者在约170℃至270℃的温度范围内在标准压力下进行以产生半碳和热解气体，或者在约270℃至300℃的温度范围内进行以产生生物碳和热解气体，或者在高于300℃的温度范围内进行，所述热解气体中的一部分通向第二生物质热解反应器以进行生物质热解，所述热解气体中的另一部分通向预热器以对加热气体的流进行预热，而所获得的包含约60％至65％的元素碳的所述半碳优选与粉碎的褐煤混合，而包含约65％至80％的元素碳的所述生物碳与粉碎的煤混合，基于生物碳的元素碳C’与基于化石碳的元素碳C的比率优选为C’:C＝1:1，将前一混合物或后一混合物供应至第一加氢气化反应器，其中使用生物氢进行完全加氢气化工艺以产生原煤气和灰分，或者进行煤与生物碳的或者褐煤与半碳的部分加氢气化工艺以产生原煤气和细焦炭，而所述细焦炭通向预热器以对加热气体流进行预热，同时使所获得的在第二热交换器中冷却的原煤气经历脱硫工艺，随后分离成氢气、剩余气体以及由纯生物甲烷和生态甲烷组成的甲烷混合物，而来自所述原煤气冷却的热通向预热器中以对加热气体进行预热以及通向产生蒸汽的废热锅炉中的第一热交换器，而所述甲烷的一部分通向气体分配管线并且另一部分供应至第三生物氢生成反应器，其中在生物甲烷与来自所述废热锅炉的热蒸汽的反应中，利用通过加热气体供应至所述反应的热量，在约500℃至700℃的温度下且在催化剂的存在下，形成生物氢和CO₂的混合物，所述混合物在所述废热锅炉中冷却之后分离成CO₂和通向所述第一反应器中的碳混合物加氢气化工艺的生物氢，而将所述加热气体在预热器中预热至在第三反应器中进行生物氢形成反应所需的约800℃至1200℃的温度，所述预热使用供应有来自所述第二生物质热解反应器的热解气体的燃气燃烧器和/或使用从所述原煤气中回收的多余氢气以及使用供应有研磨的细焦炭或碳或生物碳的粉末燃料燃烧器，并且将由此加热的加热气体流供应至所述第三反应器。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将半碳与褐煤的或者生物碳与煤的粉碎干燥的混合物从碳混合物制备装置供应至所述第一反应器，在此碳混合物加氢气化过程首先在内室中在与从所述内室顶部供应的气体并流落下的悬浮床中进行，所述气体在约2.5MPa至7.0MPa的压力下在约815℃的温度下包含约50％的H₂和50％的CH₄，在所述过程中获得的原煤气被运送至蒸气和煤气分离器，所述原煤气在此去除灰尘和共混的气体，尤其经历脱硫，之后其被分离成由生物甲烷和生态甲烷组成的纯甲烷混合物以及纯氢气，而部分转化的碳混合物被运送至所述第一反应器的外室，在此利用氢气使其经历完全转化以生成灰分和氢气+甲烷气体，或者用生物氢和氢气使其经历完全转化以生成细焦炭和氢气+甲烷气体或者部分转化成细焦炭和所述氢气+甲烷气体，而所述氢气+甲烷气体被供应至所述反应器的内室。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一高压反应器中，所述碳混合物在与矿物油以1:2.5至1:3.5的比率合并之后被使用喷嘴以悬浮体的形式供应至所述反应器的被称作蒸发区段的最高区段，其中在约6.8MPa的压力下和在约315℃的优势温度下，所述油被蒸发并且其蒸气与热原煤气一起排放至蒸气-煤气分离器，在此使被回收并随后在冷凝器中冷凝的矿物油再循环返回至油包碳的悬浮体制备装置中，而使经纯化，尤其在脱硫之后的原煤气分离成甲烷混合物和与生物氢组合的纯氢气，而将约300℃温度下的落下的干燥的碳和生物碳颗粒运送至所述第一反应器的中间区段，其中所述颗粒在离开所述反应器的被称为碳加氢气化的第二级的底部区段的含生物氢的气体的流中经历流化，而在被称为碳加氢气化的第一级的中间区段中，在约650℃的升高的温度和6.8MPa的压力下进行碳和生物碳的脱气和部分加氢气化，然后，在所述反应器的底部区段的流化床中，在750℃至950℃的温度下使用供应至所述底部区段的生物氢和氢气使部分转化的碳混合物经历完全加氢气化。